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理解 Python 的 LEGB

理解 Python 的 LEGB

名字空间


Python 的名字空间是 Python 一个非常核心的内容。 其他语言中如 C 中,变量名是内存地址的别名,而在 Python 中,名字是一个字符串对象,它与他指向的对象构成一个{name:object}关联。 Python 由很多名字空间,而 LEGB 则是名字空间的一种查找规则。

作用域


Python 中name-object的关联存储在不同的作用域中,各个不同的作用域是相互独立的。而我们就在不同的作用域中搜索name-object

举个栗子,来说明作用域是相互独立的。

In [11]: i = "G"

In [12]: def test():
            i = "L"
            print i, "in locals"
   ....:

In [13]: test()
        L in locals

In [14]: print i, "in globals"
        G in globals

在上面的栗子中,我们定义了两次 i,在 test 函数中是 i-L,在外面是 i-G。为什么在 test 函数中,我们 i 指向的是对象 L,而在外面,i 指向的则是 G?这就是 LEGB 的作用。

简述


简而言之,LEGB 代表名字查找顺序: locals -> enclosing function -> globals -> __builtins__

  • locals 是函数内的名字空间,包括局部变量和形参
  • enclosing 外部嵌套函数的名字空间(闭包中常见)
  • globals 全局变量,函数定义所在模块的名字空间
  • builtins 内置模块的名字空间

所以,在 Python 中检索一个变量的时候,优先回到 locals 里面来检索,检索不到的情况下会检索 enclosing ,enclosing 没有则到 globals 全局变量里面检索,最后是到 builtins 里面来检索。

当然,因为 builtins 的特殊性,我们可以直接在 builtins 里面添加变量,这样就可以在任意模块中访问变量,不过这种方法太过于变态,不推荐这么做。

locals,globals


函数的形参跟内部变量都存储在 locals 中。

In [1]: def f(x):
   ...:     a = x
   ...:     print a
   ...:     print locals()
   ...:


In [2]: f("hello")
hello
{'a': 'hello', 'x': 'hello'}

不过在函数内部调用global 声明的时候,可以将变量存储在 globals 中

In [6]: def f(x):
   ...:     global a
   ...:     a = x
   ...:     print a
   ...:     print locals()
   ...:

In [7]: f("hello")
hello
{'x': 'hello'}

In [8]: print a
hello

In [9]: print x
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-9-2d264e11d975> in <module>()
----> 1 print x

NameError: name 'x' is not defined

如上面栗子中那样,在函数中声明 a 为全局变量,则函数 f 的 locals只有参数 x,而没有变量,而在外部可以使用变量 a,而使用 x 的时候则是NameError

Enclosed


Enclosing 是外部嵌套函数的名字空间。我们经常在闭包中用到。在 Python3中提供了一个 nonlocal关键字来修改外部嵌套函数的名字空间,但是要使用 Python3才有,我等使用 Python2的只能眼馋一下。

In [11]: def outer():
   ....:     a_var = 'enclosed value'
   ....:     print a_var
   ....:     def inner():
   ....:         a_var = 'local value'
   ....:         print(a_var)
   ....:     inner()
   ....:     print a_var
   ....:

In [12]: outer()
enclosed value
local value
enclosed value

下面的栗子简单示范一下 nonlocal 的用法,实在 Python3下面才可以正常运行的:

In [1]: a_var = 'global value'

In [2]: def outer():
   ...:     a_var = "local value"
   ...:     print("outer befor", a_var)
   ...:     def inner():
   ...:         nonlocal a_var
   ...:         a_var = "inner value"
   ...:         print("in inner():", a_var)
   ...:     inner()
   ...:     print("outer inner:", a_var)
   ...:

In [3]: outer()
outer befor local value
in inner(): inner value
outer inner: inner value

In [4]: print(a_var)
global value

builtins


builtins 则是内置模块,轻易不要修改

In [19]: b
---------------------------------------------------------------------------
NameError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-19-3b5d5c371295> in <module>()
----> 1 b

NameError: name 'b' is not defined

In [20]: __builtins__.b = "builtins"

In [21]: b
Out[21]: 'builtins'

上面栗子中在第一次调用b的时候报错NameError,之后我们修改 builtins 的名字空间,将名字b与值"builtins"进行关联,就可以正常调用了。这种非常规用法不建议使用。

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